从火星生命到火星殖民：那些希望与担忧

　　据国外媒体报道，就在今年九月份，美国科技巨富埃隆·马斯克正式宣布了他殖民火星的宏伟计划。他表示，到2024年，他旗下的SpaceX公司计划使用巨型火箭将人类宇航员送上火星表面，并且表示从2018年就将开始建造这种超级火箭。

　　当然马斯克的这番说法在很多人看来显得很不靠谱，简直就像是科幻小说一样。但不管怎么说，他的这种设想确确实实反映了我们长久以来的一个疑问，那就是火星真的能够支持生命生存吗？或者说，火星上曾经有过生命存在吗？

　　好奇号火星车，自从2012年8月份着陆火星以来，这辆火星车一直在尽职尽责的搜寻者火星潜在宜居环境的证据

　　火星上存在生命吗？

　　1976年，美国宇航局的“海盗1号”和“海盗2号”飞船成功降落火星，当时它们的主要任务便是要回答有关火星上有无生命，或者至少有没有适合生命生存的环境条件的问题。探测的结果是，两艘着陆器并未在火星地表找到任何与生命有关的线索，但是在轨道上飞行的两艘“海盗”号轨道器却在拍摄的图像中发现了火星上曾经存在过大量液态水的证据——火星表面存在大量弯弯曲曲的干涸的沟槽，非常类似地球上的河道。美国宇航局埃姆斯研究中心的研究科学家阿方索·达维拉（Alfonso Davila）指出：“如果你假定生命的生存只需要液态水的话，那么这就是在火星上过去可能曾经拥有生命生存环境条件的第一个证据。”

　　更多的后续探测任务开始勾勒出一张更加清晰的关于火星潜在宜居环境的画像。比如说，在2000年代初，美国宇航局的火星漫游车勇气号以及机遇号发现了只能在液态水存在的条件下产生的沉积物和一些特殊矿物成分。而在更近的时间，2012年8月份登陆火星，目前正在火星考察的好奇号火星车在靠近火星赤道附近的盖尔陨坑内探测到简单的有机化合物成分。

　　尽管有越来越多的证据表明这颗红色星球在很久之前可能曾经存在生命，但探测结果同时也表明，今天的火星已经是一个荒凉干涸的死亡星球。由于缺乏较为厚重的大气层，也缺乏全球性磁场的保护，火星表面每时每刻都直接暴露在有害的紫外线和杀伤性剧烈的宇宙射线轰击下。这些特征，再加上火星表面的低温低压环境，在英国开放大学行星科学高级讲席教授马内什·佩特尔（Manish Patel）教授看来，“让火星环境非常不利于生命的生存”。

　　然而，科学家们后来发现，火星上或许仍然存在适宜生命存在的局部环境。尽管这样的机会很小，但它们对于未来火星探测任务具有重要的指导意义，并且，当然，对于未来人类的殖民计划也意义重大。

　　红色星球的危险。人类一直在梦想着殖民火星的那天，但是在那之前我们必须考虑清楚如何应对火星上严酷的自然环境。宇航服可以隔绝低压和缺氧问题，但是强烈的辐射仍然会带来严重的威胁

　　水的证据

　　火星上水的痕迹仍然是暗示火星曾经拥有宜居环境的最佳证据之一。好奇号采集的数据表明在数十亿年前火星上可能曾经存在大量液态水体。科学家对此的分析认为当时的火星可能拥有适宜生命存在的条件：相对中性的pH值，较低的盐度，以及构成生命的必要元素物质，包括碳，氧，氢，硫，氮和磷等。

　　好奇号还在火星上探测到简单有机化合物成分，包括甲烷，氯苯，并且似乎还检测到具有较长分子链的脂肪酸成分。在地球上，所有这些成分的产生都与生命活动有关。佩特尔表示：“一个共识是，火星在久远的过去曾经拥有很多水分，那时候生命可能存在于那里并不断繁衍生长。”

　　然而，今天我们唯一在火星上确认的水体是以水冰的形式存在的，主要集中在火星的南北两极地区，当然最近也有一些线索表明在火星靠近赤道的某些局部地区地下也同样存在水冰。但是，至少是我们目前所了解的生命形式，它们的生存是需要依赖于液态水的存在的。

　　在2000年，科学家们在火星上发现一类小规模的沟渠（gullies），这些小沟渠似乎与地球上流动的水体侵蚀出的沟槽很相似。火星全球勘测者（MGS）拍摄的图像显示这些小沟槽存在于一些撞击坑和谷地的边缘。分析认为这些沟槽的形成年代相对比较年轻，因为它们附近并没有大量撞击坑，沙丘或者其他明显的地质活动迹象。

　　这些图像都暗示火星上过去可能曾经存在流动的液态水，甚至到今天都有可能存在于地表。几年后，随着更多证据的出现，美国宇航局召开了一次发布会，宣布火星上一类被称作所谓“季节性斜坡纹线”（RSL）极有可能暗示火星上今天仍然存在高盐度的液态水体，因为这种暗色条纹似乎只会在温暖的夏季出现。不过，有关这种神秘条纹的成因，后来也出现了不同的看法，认为其形成与水体没有任何关联。

　　此前，科学家们宣布火星上一类被称作所谓“季节性斜坡纹线”（RSL）极有可能暗示火星上今天仍然存在高盐度的液态水体，因为这种暗色条纹似乎只会在温暖的夏季出现。不过，有关这种神秘条纹的成因，后来也出现了不同的看法，认为其形成与水体没有任何关联

　　高盐度水体

　　关于今天的火星上可能仍然存在液态水的想法至少有一点是合理的。那就是火星地表发现了大量的高氯酸盐。高氯酸盐的存在会降低水的冰点和蒸发率，从而允许液态水在火星这样的低温低压环境下存在。另外，在地球上，高氯酸盐还能充当一些微生物的能量来源。

　　英国爱丁堡大学的天体生物学博士生詹妮弗·瓦德沃斯（Jennifer Wadsworth）表示：“人们对于这个消息感到非常兴奋，因为他们会想，有些细菌能够借助高氯酸盐进行新陈代谢，那就意味着或许这些地方可以被选作未来进一步考察的目的地。”她说：“于是我们便想，那好，我们就来专门测试一下，看看细菌能够真的依赖高氯酸盐物质，在火星的严酷环境中生存下来。”

　　实验的结果是，当加入火星环境中的那种高通量紫外线照射，这些高氯酸盐实际上将变得非常致命。当瓦德沃斯和同事们将地球土壤中常见的枯草芽胞杆菌暴露在高氯酸盐环境下，并加入高剂量紫外线辐照，以便模拟火星表面环境时，却发现这些细菌在短短几分钟内便全部死亡。

　　瓦德沃斯表示：“高氯酸盐到处都存在，而根据模型，紫外线辐射一般难以穿透火星地表几米厚的土层。因此，这就表明火星表土层下方几米深度内的范围实际上是不适合生命生存的。”不过，瓦德沃斯也同时谨慎地指出，这项研究并不能排除一种可能性，那就是或许存在某种极端生物，它能够忍受这种环境，也或许在更加深层的土层下，可能隐藏有火星微生物。

　　在更深的地下，紫外线和离子辐射强度都大大下降，而压强和温度却逐渐回升。佩特尔表示：“抵达一定深度后你会发现所有对生命有害的东西都被阻挡在外了，而温度和压强条件也逐渐上升到对生命较为友好的程度。这就暗示，如果我们想要寻找火星上的生命，那我们最好去火星地下深处找找看，因为那里远离各种危险的氧化物和环境影响。”

　　英国开放大学的火星环境模拟舱，其内部可以模拟火星表面的强辐射，低温低压等环境条件

　　排除污染

　　当然，确认火星上存在生命的最可靠证据便是直接在火星上采集到活的，或者曾经存在过的生命的样本。欧洲正在开发一款称作“ExoMars”的火星车，计划在2020年登陆火星。这辆火星车上将装备有钻头，能够钻探深度超过两米的土层并提取样本开展分析，这一深度超过了以往任何火星探测器的取样深度。这辆火星车的内部还专门装备有自动检测设备，能够对获取的土壤样本进行细致分析。另外一方面，美国宇航局也在筹划名为“火星2020”的火星车项目，这辆火星车计划在火星上进行取样并封装，等待后续探测器将这些样本送回地球。

　　当我们对于这颗星球上究竟有没有生命，有什么样的生命都还一无所知，人类宇航员如果抵达火星，我们将难以预料究竟会遭遇什么样的情况。佩特尔问道：“你该如何去搜寻一种你根本不知道的东西？而这正是我们目前所面对的问题。我们所能做的就是去寻找我们所了解的东西，但即便是这样，要想弄清各方面的信息也是异常困难的。”

　　但是，要想直接探测火星上的生命还有一个问题必须予以严肃考虑，那就是你必须小心排除污染问题。或者说，你必须弄清楚，有没有可能从地球上有少量微生物搭乘飞船抵达了火星？尽管将这种风险完全消除是难以做到的，但科学家们仍然可以采取各种措施尽可能将其降到最低。比如说好奇号火星车便被禁止前往前文中所提到的疑似含有咸水的“季节性斜坡纹线”（RSL）区域进行考察，原因就是好奇号火星车没有经过完全的消毒，不能完全排除带有地球微生物的可能性。

　　美国宇航局行星防护办公室主任卡西·康利（Cassie Conley）表示：“要想在发射前对飞船进行彻底的清洁消毒，100%消除任何来自地球的微生物，从而能够在一旦在火星上发现微生物时能够很快查明是火星本地来源还是地球残余来源，这一点实际上是极难做到的。”未来发射的火星车将经历更加严格的消毒措施，随后才会进行发射。包括在探测器表面涂抹消毒剂，对耐高温部件进行高温烘烤消毒，并使用高灵敏度生物检测仪检测有无任何微生物的存在。

　　研究人员还必须设法确保计划在2030年代登陆火星的地球宇航员们不会对这颗星球造成污染——这个任务更加艰巨，因为绝大部分用于飞船消毒的措施是不能应用在人身上的。卡西表示：“我们能够有把握地知道有多少污染物被探测器携带并送上了火星，因为我们能够比较精确地测量出来并且这个数量不会增加。但是一旦人类开始踏足火星，人体会携带大量微生物同行。”

　　对宇航员体内的微生物情况进行检测对于保证宇航员的安全同样很重要。在今年年初进行的一项研究中，一名参与行星保护项目的美国宇航局高级研究科学家和同事们发现，当4个人在一个模拟国际空间站的封闭空间内达到30天后，他们生活的环境中某些真菌——包括那些与过敏和哮喘有关联的真菌的数量出现了上升趋势。而在另一项近期进行的研究中，研究人员报告称，在容纳6名乘员达到520天的生活之后，一个封闭式的模拟飞船舱室内的细菌环境出现了明显改变。但是在所有这些案例中，使用消毒剂都能够非常显著地将细菌群落控制在可控范围内，这一结果凸显了在太空中必须遵循消毒规范的重要性。

　　当然，反过来，防止任何来自火星的微生物搭乘从火星出发返回地球的飞船，反过来抵达地球也是另外一个应当注意的问题。科学家和政策制定者们希望确保由探测器或者宇航员从火星取回的样品不会在无意中将火星的微生物带到地球上并对地球上的本地微生物造成威胁。这种“从火星到地球”的潜在生物污染形式对于我们的公共卫生和入侵物种控制构成了新的复杂挑战。（晨风）